Рекомендации по орбитальной сварке в трубопроводах биотехнологий

Примечание редактора: Pharmaceutical Online рада представить статью из четырех частей об орбитальной сварке трубопроводов биотехнологий, написанную отраслевым экспертом Барбарой Хенон из Arc Machines. Эта статья была адаптирована из выступления доктора Хеннона, сделанного в конце прошлого года на заседании ASME.

СодержаниеСхемы сварки: определение программируемых переменныхДлительность импульсаКритерии приемки сварного шва

Графики сварки: определение программируемых переменных

Об/мин. Сварные швы на трубах плавлением за один проход обычно выполняются со скоростью движения дуги 4–7 дюймов в минуту (IPM). Скорость перемещения в дюймах в минуту необходимо преобразовать в скорость вращения в оборотах в минуту (об/мин). Таким образом, для трубы диаметром 1 дюйм (НД) скорость перемещения 5 дюймов будет равна 1,6 об/мин.

Время за уровень. Время сварки дуги будет включать в себя время задержки вращения, плюс время, необходимое для совершения 1 оборота при заданной частоте вращения, плюс дополнительное время, необходимое для прохождения расстояния, эквивалентного двойной толщине стенки трубы, для сварки сварного шва. При скорости 1,6 об/мин время, необходимое для одного оборота трубки, составит 60 секунд, разделенных на 1,6 об/мин, или 37,5 секунды. Для завершения сварки потребуется около 40 секунд. Общее время делится на количество уровней в программе сварки, чтобы получить время на каждый уровень. Это будет 10 секунд на уровень для 4-уровневого сварного шва или около 6,7 секунды на уровень для 6-уровневого сварного шва.

Сварочный ток для нержавеющей стали 316L. При скорости движения 5 дюймов в минуту для стартового (первичного) тока на первом уровне требуется около одного ампера сварочного тока на каждые 0,001 дюйма толщины стенки. При импульсно-дуговой сварке все остальные сварочные токи можно получить на основе силы тока первого уровня. Фоновый ток будет составлять около 30% от тока первичного усилителя для уровня 1, тогда как ток на последнем уровне будет составлять около 80% от тока первого уровня. Это результат накопления тепла в трубке, поэтому для провара в конце сварного шва требуется примерно на 20% меньше тока, чем в начале. Величина снижения тока на каждом уровне будет зависеть от количества уровней, причем при большем количестве уровней возможно более постепенное снижение.

Задержка вращения. После зажигания дуги, но до начала вращения, дуга удерживается в одном месте, чтобы накопить достаточно тепла для провара. Это особенно важно для однопроходной сварки, где неспособность добиться проплавления в начале сварного шва может привести к непровару в месте сварки.

Время пульса

Время основного и фонового импульсов определяет расстояние между сварными швами. Более длительное время импульса увеличивает расстояние между шариками. При ступенчатой ​​или синхронной сварке «низкий» или «фоновый» импульс определяет расстояние между сварными швами, а «высокое» или «основное» время импульса может использоваться в сочетании со сварочным током для контроля проплавления. На тонкостенных трубах сварные швы можно выполнять без импульсного тока. Для небольших трубок время импульса обычно составляет 0,1–0,2 секунды или меньше. Время импульса значительно больше для сварки STEP. При импульсно-дуговой сварке валики должны перекрываться на 60-80% по наружному диаметру и не менее 50% по внутреннему диаметру.

Критерии приемки сварных швов

Стандарт ASME для биотехнологического оборудования (ASME BPE-97) был опубликован в ноябре 1997 года. До этого времени фармацевтические трубопроводные системы традиционно устанавливались с использованием санитарных стандартов 3A в качестве руководства для изготовления. Процедуры сварки и персонал могут быть сертифицированы Американским обществом инженеров-механиков (ASME), раздел IX Правил для котлов и сосудов под давлением, и, возможно, следовать руководящим принципам критериев сварки, перечисленным в Кодексе ASME B 31.3 для трубопроводов под давлением, согласно которому Визуально сварные швы оцениваются на отсутствие непроваров, признаков поверхностного шлака или пористости, со строгими ограничениями на неполное проплавление, подрез, вогнутость по внутреннему диаметру (всасывание или обратное всасывание) и т. д. Для соответствия этим нормам сварной шов Необходимо установить процедуру и провести испытания сварных швов на изгиб, чтобы показать, что соединение является пластичным, и испытания на растяжение, чтобы показать, что сварная конструкция соответствует минимальной прочности на растяжение для материала. Также может потребоваться рентгенография. Эти испытания были разработаны для определения механической целостности сварных швов и способности сварочного персонала выполнять сварные швы. Эти нормы и стандарты были написаны для ручной сварки, и вполне возможно установить систему трубопроводов, соответствующую этим критериям, используя методы ручной сварки. Сварка в соответствии с этими нормами предназначена для обеспечения безопасной эксплуатации сварной системы, но мало внимания уделяется внешнему виду и гладкости сварных швов, которые фактически влияют на пригодность системы трубопроводов для биофармацевтического использования.